一种基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置。其技术方案为，一种基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置，包括加工平台，加工平台上设有X轴输送机构，X轴输送机构的中部设有沿Y轴的间隙，X轴输送机构的下方设有高精度转镜扫描装置，扫描装置位于间隙的正下方且扫描方向向上。本实用新型专利技术的有益效果为，将转镜扫描装置应用于电池片的清边工序，通过软件控制实现扫描频率与激光脉冲重复频率相匹配，实现高精度单脉冲单点灼烧，重复定位信息和扫描位置实现高精度反馈，多次扫描的扫描区域之间进行位移重叠，实现光斑交叠比的高精度控制，提高电池片的清边效果，保证边缘的绝缘性；同时转镜扫描速度极快，大大提高了清边效率。高了清边效率。高了清边效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置


[0001]本技术涉及激光加工设备领域，特别是涉及一种基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置。

技术介绍

[0002]激光清洗就是通过无机械接触的方式，使激光作用在需要清除的材料或污染物上，使被清除物发生气化、灼烧、光分解，或者激光作用在材料附着的基板上，激光通过穿透基板或利用基板产生热弹性波进行去除。
[0003]薄膜太阳能电池片清边工序是太阳能电池制造过程中一个重要的环节，清边工序的目的是将太阳能电池片边缘特定区域的导电膜、非晶硅层和背电极层全部清除，使得电池片的边缘绝缘，方便整个太阳能电池片的后续封装工作，由于薄膜太阳能电池片的TCO膜(透明导电薄膜)对可见光透明，背电极和非晶硅层都可以通过足够功率的1064nm红外光进行较好的清除。
[0004]光斑交叠比对清边效果即电池片边缘的绝缘性起决定性作用，传统振镜激光清洗装置光斑交叠比计算公式为其中ω代表光斑交叠比，v
s
代表扫描速度，f代表激光重复频率，d代表光斑半径，可见交叠比调节依赖于振镜扫描速度和频率调节；振镜扫描头虽然可以改变扫描速度但是不能够做到速度精确灵活可调，也不适用高频激光器，因此光斑交叠比不能够精确控制，影响清边的效果。

技术实现思路

[0005]本技术针对目前激光清洗装置光斑交叠比无法精确控制，清边效果不好导致薄膜太阳能电池边缘绝缘性能不佳的问题，提供了一种高速清边、高精度控制交叠比的基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置。
[0006]为解决以上问题，本技术采用的技术方案为，一种基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置，包括加工平台，加工平台上设有X轴输送机构，X轴输送机构的中部设有沿Y轴的间隙，X轴输送机构的下方设有高精度转镜扫描装置，高精度转镜扫描装置位于间隙的正下方且扫描方向向上。转镜扫描装置具有极高的扫描速度和重复定位精度，通过软件控制，调制激光脉冲的频率，实现扫描频率与激光脉冲重复频率相匹配，从而使每一个激光脉冲打在周期中固定的位置，实现单脉冲单点灼烧，同时基于软件控制，重复定位信息和扫描位置能够实现高精度反馈，即可实现多次扫描的扫描区域之间进行一定距离的位移，使多次扫描的光斑进行重叠，从而实现光斑交叠比的高精度控制，大大提高太阳能电池片的清边效果，保证电池片边缘的绝缘性能；同时转镜扫描速度极快，大幅提高了清边效率。
[0007]优选的，高精度转镜扫描装置包括激光发生装置、沿光路方向依次设置的转镜、振镜和f
‑
θ聚焦透镜组，激光发生装置带有光束整形器，高精度转镜扫描装置还包括激光监测
装置；激光发生装置发出的激光投射在转镜上，转镜将激光反射到振镜上，激光经振镜再次反射后透过f
‑
θ聚焦透镜组输出为扫描光束。转镜绕其转轴高速转动，多个面依次高速扫描入射光束，实现激光的线性扫描，同时振镜偏转移动，经振镜再次反射的扫描线实现在其垂直方向上的移动，进而实现二维平面的扫描，能够直接对电池片边缘长条状区域整体扫描，极大地提高了清边效率。
[0008]优选的，转镜为双锥型转镜，包括两个形状相同的多边形的锥台部，两个锥台部中面积较小的底面相互重合并固定连接，转镜的反射面表面镀金处理；激光发生装置发出的激光投射在第一锥台部上，第一锥台部将激光反射到第二锥台部上，第二锥台部将激光反射到振镜上。采用双锥转镜，能够更加有效的降低扫描场的失真，无切向枢轴点错误，激光在0
°
入射时无反光，且双锥型转镜表面镀金，面型高度光滑，在高速扫描状态下能够保证较高的扫描重复定位精度。
[0009]优选的，间隙的正下方设有Y轴运动机构，高精度转镜扫描装置安装在Y轴运动机构上。实现高精度转镜扫描装置在Y轴方向上的移动，能够进一步扩大扫描范围，以便于加工大尺寸的电池片。
[0010]优选的，Y轴运动机构的两端长度大于X轴输送机构在Y方向上的宽度，高精度转镜扫描装置通过旋转装置安装在Y轴运动机构上，旋转装置能够驱动高精度转镜扫描装置在水平面内转动。当高精度转镜扫描装置位于Y轴运动机构的两端时，通过旋转装置将扫描装置转动90度，使转镜扫描方向转动到X轴方向，配合X轴输送机构实现电池片沿X轴的两个边缘的清边，如此设置能够对电池片的四边都进行清边，更加便于后续的封装工作。
[0011]优选的，高精度转镜扫描装置上设有定位系统，定位系统包括CCD相机和高度测量仪。对扫描位置和电池片位置进行检测，实现闭环控制，提高加工精度。
[0012]优选的，加工平台在X轴方向的一侧设有上料平台，另一侧设有出料平台，上料平台、加工平台和出料平台三者高度相适配。配合生产线实现连续生产。
[0013]优选的，待加工的太阳能电池片的玻璃基底面向下方放置在加工平台上，加工平台上设有至少一个粉尘吸收装置，粉尘吸收装置的吸尘口位于X轴输送机构的上方。激光透过玻璃基底对电池片顶面的涂层进行去料，粉尘向电池片的上方扩散并经粉尘吸收装置吸收，粉尘不会落到扫描装置上，保持扫描装置的清洁、精度和使用寿命。
[0014]优选的，X轴输送机构包括两组传送带，每组包括两条沿X轴方向且互相平行的传送带，两组传送带沿X轴方向设置，且两组传送带中间间隔一定距离形成上述间隙。
[0015]优选的，高精度转镜扫描装置通过FPGA控制器控制，激光发生装置采用1064nm光纤激光器，重复频率不高于500kHz，功率可调且不高于500W，脉冲宽度为120ns，带有并行IO接口，可接受TTL同步信号控制。通过FPGA可编程逻辑门阵列的控制可以实现扫描频率与激光脉冲重复频率同步匹配，克服了传统可编程器件门电路数有限的缺点，同时FPGA控制器由多个硬件组成，具有高可靠性，适用于激光加工设备。
[0016]通过以上技术方案可以看出，本技术的优点在于，将转镜扫描装置应用于太阳能电池片的清边工序，通过FPGA可编程逻辑门阵列控制实现扫描频率与激光脉冲重复频率相匹配，且转镜表面镀金，面型高度光滑，在高速扫描状态下能够保证较高的扫描重复定位精度，进而实现精确的单点灼烧和高精度的重复定位，通过多次扫描区域的移动与重叠精确控制光斑交叠比，进而提高清边效果并保证电池片边缘的绝缘性；通过转镜与振镜的
配合，实现二维平面的高速扫描，直接对电池片边缘的长条状区域整体扫描，X
‑
Y轴运动系统及旋转装置配合实现更大尺寸电池片的清边和四边清边，大大提高了清边效率；装置整体布置合理，保护扫描装置不易受到污染，保证其精度和使用寿命。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本技术具体实施方式的结构示意图。
[0019]图2为图1中A处的放大图。
[0020]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置，其特征在于，包括加工平台(2)，所述加工平台(2)上设有X轴输送机构，所述X轴输送机构的中部设有沿Y轴的间隙，所述X轴输送机构的下方设有高精度转镜扫描装置(4)，所述高精度转镜扫描装置(4)位于所述间隙的正下方且扫描方向向上。2.根据权利要求1所述的基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置，其特征在于，所述高精度转镜扫描装置(4)包括激光发生装置(41)、沿光路方向依次设置的转镜(42)、振镜(43)和f
‑
θ聚焦透镜组(45)，所述激光发生装置(41)带有光束整形器，所述高精度转镜扫描装置(4)还包括激光监测装置(44)；所述激光发生装置(41)发出的激光投射在所述转镜(42)上，所述转镜(42)将激光反射到所述振镜(43)上，激光经所述振镜(43)再次反射后透过所述f
‑
θ聚焦透镜组(45)输出为扫描光束。3.根据权利要求2所述的基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置，其特征在于，所述转镜(42)为双锥型转镜，包括两个形状相同的多边形的锥台部，两个锥台部中面积较小的底面相互重合并固定连接，所述转镜(42)的反射面表面镀金处理；所述激光发生装置(41)发出的激光投射在第一锥台部(42
‑
1)上，所述第一锥台部(42
‑
1)将激光反射到第二锥台部(42
‑
2)上，所述第二锥台部(42
‑
2)将激光反射到所述振镜(43)上。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的基于转镜的薄膜太阳能电池片高精度清边装置，其特征在于，所述间隙的正下方设有Y轴运动机构(9)，所述高精度转镜扫描装置(4)安装在所述Y轴运动机构(9)上。5.根据权利要求4所述的基于转镜的薄膜太阳能电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘士鹏，李峰西，邢振宏，李建美，豪斯特，
申请(专利权)人：济南森峰激光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：